求下列各极限:lim _(xarrow infty )dfrac ({(2x-3))^20((3x+2))^30}({(5x+1))^50}。
求下列各极限:
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题目解答
答案
解:


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解析
考查要点:本题主要考查多项式在无穷远处的极限,需要掌握最高次项主导性的应用,以及代数变形的能力。
解题核心思路:
当$x \rightarrow \infty$时,多项式中的最高次项会主导整个表达式。因此,将分子和分母中的每个因式提取出最高次项,转化为关于$x$的主导部分,再通过约简$x$的次数求出极限。
破题关键点:
- 分解因式:将每个因式写成$x$的倍数与常数项的和,例如$2x-3 = x \cdot (2 - \frac{3}{x})$。
- 约简$x$的次数:分子和分母的最高次项次数相同,约去$x$的次数后,极限值由系数比决定。
- 极限化简:当$x \rightarrow \infty$时,$\frac{a}{x} \rightarrow 0$,因此可忽略低阶项。
步骤1:分解分子和分母中的每个因式
将分子中的$(2x-3)^{20}$和$(3x+2)^{30}$,以及分母中的$(5x+1)^{50}$分别提取出$x$的因子:
$\begin{aligned}(2x-3)^{20} &= \left( x \cdot \left(2 - \frac{3}{x}\right) \right)^{20} = x^{20} \cdot \left(2 - \frac{3}{x}\right)^{20}, \\(3x+2)^{30} &= \left( x \cdot \left(3 + \frac{2}{x}\right) \right)^{30} = x^{30} \cdot \left(3 + \frac{2}{x}\right)^{30}, \\(5x+1)^{50} &= \left( x \cdot \left(5 + \frac{1}{x}\right) \right)^{50} = x^{50} \cdot \left(5 + \frac{1}{x}\right)^{50}.\end{aligned}$
步骤2:代入原式并约简$x$的次数
将分解后的表达式代入原式,分子和分母中的$x$的次数均为$50$,可约去:
$\lim _{x\rightarrow \infty } \frac{x^{20} \cdot \left(2 - \frac{3}{x}\right)^{20} \cdot x^{30} \cdot \left(3 + \frac{2}{x}\right)^{30}}{x^{50} \cdot \left(5 + \frac{1}{x}\right)^{50}} = \lim _{x\rightarrow \infty } \frac{\left(2 - \frac{3}{x}\right)^{20} \cdot \left(3 + \frac{2}{x}\right)^{30}}{\left(5 + \frac{1}{x}\right)^{50}}.$
步骤3:计算极限
当$x \rightarrow \infty$时,$\frac{3}{x} \rightarrow 0$,$\frac{2}{x} \rightarrow 0$,$\frac{1}{x} \rightarrow 0$,因此:
$\lim _{x\rightarrow \infty } \frac{\left(2 - 0\right)^{20} \cdot \left(3 + 0\right)^{30}}{\left(5 + 0\right)^{50}} = \frac{2^{20} \cdot 3^{30}}{5^{50}}.$
步骤4:整理结果
将结果表示为幂的形式:
$\frac{2^{20} \cdot 3^{30}}{5^{50}} = \left(\frac{2}{5}\right)^{20} \cdot \left(\frac{3}{5}\right)^{30}.$